JP5532800B2 - 耐歪時効特性に優れた低降伏比高強度高一様伸び鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
はじめに、本発明の鋼の成分組成を規定した理由を説明する。なお、成分%は、すべて質量%を意味する。
Cは炭化物として析出強化に寄与し、且つMA生成に重要な元素であるが、0.03%未満の添加ではMAの生成に不十分であり、また十分な強度が確保できない。0.12%を超える添加は母材靭性および溶接熱影響部(HAZ)靭性を劣化させるため、C量は0.03〜0.12%の範囲とする。好ましくは0.05〜0.08%の範囲である。
Siは脱酸のため添加するが、0.01%未満の添加では脱酸効果が十分でなく、1.0%を超えて添加すると、靭性や溶接性を劣化させるため、Si量は0.01〜1.0%の範囲とする。好ましくは0.01〜0.3%の範囲である。
Mnは強度、靭性向上、更に焼入性を向上しMA生成を促すために添加するが、1.2%未満の添加ではその効果が十分でなく、3.0%を超えて添加すると、靱性ならびに溶接性が劣化するため、Mn量は1.2〜3.0%の範囲とする。成分や製造条件の変動によらず、安定してMAを生成するためには、1.5%以上の添加が望ましい。さらに好適には、1.5〜1.8%である。
本発明でP、Sは不可避的不純物であり、その量の上限を規定する。Pは、含有量が多いと中央偏析が著しく、母材靭性が劣化するため、P量は0.015%以下とする。Sは、含有量が多いとMnSの生成量が著しく増加し、母材の靭性が劣化するため、S量は0.005%以下とする。
Alは脱酸剤として添加されるが、0.08%を超えて添加すると鋼の清浄度が低下し、靱性が劣化するため、Al量は0.08%以下とする。好ましくは、0.01〜0.08%の範囲である。
Nbは組織の微細粒化により靭性を向上させ、さらに固溶Nbの焼入性向上により強度上昇に寄与する元素である。しかし、0.005%未満の添加では効果がなく、0.05%を超えて添加すると溶接熱影響部の靭性が劣化するため、Nb量は0.005〜0.05%の範囲とする。
CrはMnと同様に焼入性を向上しMA生成を促すために添加するが、0.10%未満ではその効果が十分でなく、1.0%を超えると靱性および溶接性が劣化するため、Cr量は0.10〜1.0%の範囲とする。なお、溶接熱影響部靭性をさらに向上させる観点からは、Cr量は0.10%以上0.5%未満とすることが好ましい。
TiはTiNのピニング効果により、スラブ加熱時のオーステナイト粗大化を抑制し、母材靭性を向上させる重要な元素である。その効果は、0.005%以上の添加で発現する。 しかし、0.025%を超える添加は溶接熱影響部靭性の劣化を招くため、Ti量は0.005〜0.025%の範囲とする。溶接熱影響部靭性の観点からは、好ましくは、0.005%以上0.02%未満の範囲である。
Nは不可避的不純物として扱うが、N量が0.010%を超えると、溶接熱影響部靭性が劣化するため、N量は0.010%以下とする。好ましくは0.007%以下である。
本発明でOは不可避的不純物であり、その量の上限を規定する。Oは粗大で靱性に悪影響を及ぼす介在物の生成の原因となるため、O量は0.005%以下とする。
Cuは、添加しなくてもよいが、鋼の焼入性向上に寄与するので添加してもよい。しかし、0.5%以上の添加を行うと、靱性劣化が生じるため、Cuを添加する場合は、Cu量は0.5%以下とすることが好ましい。
Niは、添加しなくてもよいが、鋼の焼入性向上に寄与し、特に、多量に添加しても靱性劣化を生じないため、強靱化に有効であることから、添加してもよい。しかし、Niは高価な元素であるため、Niを添加する場合は、Ni量は1%以下とすることが好ましい。
Moは、添加しなくてもよいが、焼入性を向上させる元素であり、MA生成やベイナイト相を強化することで強度上昇に寄与する元素であるので添加してもよい。しかし、0.5%を超えて添加すると、溶接熱影響部靭性の劣化を招くことから、添加する場合には、Mo量は0.5%以下とすることが好ましく、溶接熱影響部靭性をさらに向上させる観点からMo量は0.3%以下とすることがさらに好ましい。
Vは、添加しなくてもよいが、焼入性を高め、強度上昇に寄与する元素であるので添加してもよい。その効果を得るためには、0.005%以上添加することが好ましいが、0.1%を超えて添加すると溶接熱影響部の靭性が劣化するため、添加する場合は、V量は0.1%以下とすることが好ましい。
Caは硫化物系介在物の形態を制御して靭性を改善するので添加してもよい。0.0005%以上でその効果が現れ、0.003%を超えると効果が飽和し、逆に清浄度を低下させて靭性を劣化させるため、添加する場合にはCa量は0.0005〜0.003%の範囲とすることが好ましい。
Bは強度上昇、溶接熱影響部靭性改善に寄与する元素であるので添加してもよい。その効果を得るためには、0.0005%以上添加することが好ましいが、0.005%を超えて添加すると溶接性を劣化させるため、添加する場合は、B量は0.005%以下とすることが好ましい。
本発明では、ベイナイトに加えて面積分率が3〜20%かつ円相当径3.0μm以下の島状マルテンサイト(MA)と面積分率が10〜50%かつ円相当径20μm以下ポリゴナルフェライトを均一に含む金属組織とする。
上述した組成を有する鋼を、転炉、電気炉等の溶製手段で常法により溶製し、連続鋳造法または造塊〜分塊法等で常法によりスラブ等の鋼素材とすることが好ましい。なお、溶製方法、鋳造法については上記した方法に限定されるものではない。その後、性能所望の形状に圧延し、圧延後に、冷却および加熱を行う。
Ar3(℃)=910−310C−80Mn−20Cu−15Cr−55Ni−80Mo
加熱温度が1000℃未満では炭化物の固溶が不十分で必要な強度が得られず、1300℃を超えると母材靭性が劣化するため、加熱温度は、1000〜1300℃の範囲とする。
圧延終了温度がAr3温度未満であると、その後のフェライト変態速度が低下するため、再加熱時の未変態オーステナイトへのCの濃縮が不十分となりMAが生成しない。そのため圧延終了温度をAr3温度以上とする。
この条件は、本発明において重要な製造条件の一つである。900℃以下という温度域は、オーステナイト未再結晶温度域に相当する。この温度域における累積圧下率を50%以上とすることにより、オーステナイト粒を微細化することができるので、その後、旧オーステナイト粒界に生成するMAの生成サイトが増え、MAの粗大化の抑制に寄与する。
圧延終了後、(Ar3−100℃)〜Ar3変態温度の温度域から5℃/s以上の冷却速度で冷却する。冷却開始温度が(Ar3−100℃)未満の温度ではポリゴナルフェライトの面積分率が50%を超え、母材強度が劣化する。また、冷却開始温度がAr3温度より高いとポリゴナルフェライトの面積分率が10%未満となり、ベイナイト相中のMAの生成を促進させる効果が低下してしまう。よって、冷却開始温度は(Ar3−100℃)以上、Ar3温度以下とする。
加速冷却停止後、直ちに2.0℃/s以上の昇温速度で550〜750℃の温度まで再加熱を行う。
Claims (3)
- 成分組成が、質量%で、C:0.03〜0.12%、Si:0.01〜1.0%、
Mn:1.2〜3.0%、P:0.015%以下、S:0.005%以下、Al:0.08%以下、Nb:0.005〜0.05%、Cr:0.10〜1.0%、Ti:0.005〜0.025%、N:0.010%以下、O:0.005%以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、金属組織がベイナイトとポリゴナルフェライトと島状マルテンサイトとの3相組織からなり、前記島状マルテンサイトの面積分率が3〜20%かつ円相当径が3.0μm以下、前記ポリゴナルフェライトの面積分率が10〜50%かつ円相当径が20μm以下、残部がベイナイトであり、一様伸びが7%以上、降伏比が85%以下であり、さらに250℃の温度で60分の歪時効処理を施した後においても一様伸びが7%以上、降伏比が85%以下であることを特徴とする耐歪時効特性に優れた低降伏比高強度高一様伸び鋼板。 - さらに、質量%で、Cu:0.5%以下、Ni:1%以下、Mo:0.5%以下、V:0.1%以下、Ca:0.0005〜0.003%、B:0.005%以下の中から選ばれる一種または二種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の耐歪時効特性に優れた低降伏比高強度高一様伸び鋼板。
- 請求項1または請求項2のいずれかに記載の成分組成を有する鋼を、1000〜1300℃の温度に加熱し、900℃以下での累積圧下率が50%以上となるようにAr3温度以上の圧延終了温度で熱間圧延した後、(Ar3−100℃)以上Ar3温度以下の温度域で加速冷却を開始し、5℃/s以上の冷却速度で500℃〜680℃まで加速冷却を行い、その後直ちに2.0℃/s以上の昇温速度で550〜750℃まで再加熱を行うことを特徴とする金属組織がベイナイトとポリゴナルフェライトと島状マルテンサイトとの3相組織からなり、前記島状マルテンサイトの面積分率が3〜20%かつ円相当径が3.0μm以下、前記ポリゴナルフェライトの面積分率が10〜50%かつ円相当径が20μm以下、残部がベイナイトであり、一様伸びが7%以上、降伏比が85%以下であり、さらに250℃の温度で60分の歪時効処理を施した後においても一様伸びが7%以上、降伏比が85%以下である耐歪時効特性に優れた低降伏比高強度高一様伸び鋼板の製造方法。
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